| Tantal 73Ta | ||||||
| engl. tantalum (nach dem Sagenkönig Tantalos, dem Sohn des Zeus) | ||||||
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| Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Das grau glänzende Schwermetall ähnelt dem Niob und besitzt eine sehr hohe Schmelztemperatur, nur Wolfram, Rhenium und Osmium übertreffen es darin.
Verunreinigungen mit Kohlenstoff oder Wasserstoffeinlagerungen
erhöhen den Schmelzpunkt. Tantalcarbid TaC übertrifft mit
einer Schmelztemperatur von 3983 °C sogar den Diamanten. Reines
Tantal ist gut dehnbar und
kann gut zu Blechen und Drähten gewalzt werden. Durch die Aufnahme
von Wasserstoff oder von Stickstoff wird es aber hart und brüchig. Tantal
kristallisiert in der kubischen
Kristallform. Das künstlich hergestellte Tantalkristall
auf dem Foto oben zeigt würfelförmige und oktaedrische
Strukturen.
Tantal ist relativ
unedel. An der Luft überzieht es sich mit einer
schützenden Oxidschicht
und ist daher gegen die meisten Säuren und Laugen
widerstandsfähig.
Die blauschillernden Farben beim Erhitzen des Metalls mit einem Brenner
werden durch dünne Oxidschichten verursacht. Diese sind auch
für den leicht lilagrauen Glanz des kompakten Metalls
verantwortlich. Tantalpulver
verbrennt nach dem Entzünden mit einem Brenner an der Luft mit
heller Flamme zu Tantal(V)-oxid. Die Oxide des Tantals bilden mit Wasser eine saure Lösung und werden
als saure Erden
bezeichnet. Flusssäure, heiße rauchende Schwefelsäure, geschmolzene Alkalihydroxide
und erhitztes Chlor, Fluor, Brom, sowie heißer Schwefel können Tantal angreifen.
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| Toxikologie |
Das
elementare Tantal und auch das Tantal(V)-oxid haben nur ein geringes
toxisches Potenzial. Das Freisetzen und Einatmen von Stäuben ist aber
auf jeden Fall zu vermeiden. |
| Vorkommen |
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Häufigkeit selten
In der Natur tritt Tantal nie elementar auf. Ein wichtiges Tantalerz ist das Mischmineral Columbit, in dem Tantal stets mit Nioberzen vergesellschaftet ist. Bedeutende Vorkommen der Tantalerze liegen zum Beispiel in Australien, Brasilien, Ruanda, Kongo oder Kanada.
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| Geschichte |
1802 entdeckte der schwedische Chemiker Anders Gustaf Ekeberg (1767–1813)
in Uppsala das Element bei der Isolierung von Tantalpentoxid Ta2O5 aus finnischen Columbit-Mineralien. Tantalpentoxid ist ein weißes
Pulver, das mit Säuren kein Salz bildet. Der Name bezieht sich auf
die griechische Sagenwelt: Dem Tantalpentoxid ist die Bürde auferlegt,
dass es wie Tantalus seinen Durst nicht löschen kann und mit Säuren
nicht reagiert. Den Beweis für die Verschiedenheit
von Niob und Tantal erbrachten H. Rose (1846)
und Jean Charles Galissard de Marignac (1866) erst viele Jahre später.
Die Herstellung des Elements gelang erst im Jahre 1903 durch Werner
von Bolton (1868–1912) durch eine Reduktion von Kaliumheptafluoridotantalat
mit Natrium. |
| Herstellung |
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Die
Tantal-Niob-Erze werden zunächst durch Flotation angereichert und
dann mit Schwefel- oder Flusssäure
aufgeschlossen. Früher erfolgte die Abtrennung der Tantalsalze von
den Niobsalzen nach dem Marignac-Verfahren durch fraktionierte
Destillation
der Fluoride, heute gelingt die Trennung durch
Lösungsmittelextraktion
mit Tribenzylamin oder Methylisobutylketon. Das Metall kann
man durch eine Reduktion von Tantalpentoxid mit Kohle bei sehr hohen
Temperaturen gewinnen:
Ta2O5 + 5 C  2 Ta
+ 5 CO Das erhaltene Tantalpulver
wird gereinigt und anschließend
zu Barren gepresst.
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| Verwendung |
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Aufgrund
der chemischen Beständigkeit wird das Tantal im chemischen Apparatebau
zur Auskleidung von Reaktoren oder in Pumpen und Wärmeaustauschern
eingesetzt. Ferner dient es zur Herstellung von Laborgeräten, Tiegeln,
Spateln und Schalen. In der chirurgischen Medizintechnik dient es als Werkstoff
für Knochennägel, Gelenkimplatate, Klammern und Schrauben, ferner
auch für chirurgische Instrumente und Zahnarztbohrer. Tantal-Niob-Stähle
eignen sich als hitzebeständige Werkstoffe in Raketentriebwerken.
Tantalcarbid TaC ist ein extrem harter Werkstoff für die Herstellung
von Schneidwerkzeugen. In der Elektronik wird Tantal für Tantal-Kondensatoren
oder Gleichrichter verwendet.
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Gefahr
